CN211239475U - 一种高速磁悬浮开关磁阻电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于磁悬浮轴承技术领域，涉及一种高速磁悬浮开关磁阻电机。包括：转子组件，两个轴向轴承组件，两个无轴承开关磁阻电机组件，两个端盖组件以及壳体，其中，两个轴向轴承组件穿过转子组件中的转子对称地左右设置在转子组件上并且彼此错位180度，两个无轴承开关磁阻电机组件穿过转子组件中的转子对称地分别安装在两个轴向轴承组件外侧，两个端盖组件穿过转子组件中的转子对称地分别安装在两个无轴承开关磁阻电机组件外侧，转子组件、两个轴向轴承组件、两个无轴承开关磁阻电机组件以及端盖组件均固定在壳体上。实现了余度控制驱动以及大功率高速驱动，结构紧凑、重量轻、维修方便。
Description
技术领域
本实用新型属于磁悬浮轴承技术领域，涉及一种高速磁悬浮开关磁阻电机。
背景技术
常见的磁悬浮开关磁阻电机结构如图1所示，该结构可实现开关磁阻电机转子五自由度全悬浮，但是该结构采用两个径向磁轴承和一个轴向磁轴承支承转子，这使得系统结构复杂、体积较大、成本较高、轴向长度较长，限制了磁轴承开关磁阻电机向更高转速、更大功率方向发展。该磁轴承开关磁阻电机结构中，五自由度磁悬浮和开关磁阻电机相互独立，与普通的磁轴承同步(异步)电机没什么不同，只是在电机的位置上换成了开关磁阻电机，实现了高速大功率。
典型磁悬浮开关磁阻电机如图2所示，可省去一个径向磁轴承，简化系统结构，缩短电机轴向长度，具备旋转和自悬浮功能，但是该结构中磁悬浮开关磁阻电机只能实现径向两个自由度悬浮，另外三个自由度悬浮仍由一个轴向磁轴承和一个径向磁轴承完成，这两个磁轴承仍然占据了相当大的空间。
由径向-轴向混合磁轴承和磁悬浮开关磁阻电机构成的新型磁悬浮开关磁阻电机方案，如图3所示，用一个径向-轴向混合磁轴承取代传统两个磁轴承实现转子三个自由度悬浮控制，使的系统结构高度紧凑，功能高度集成，但结构复杂，控制困难。
实用新型内容
实用新型目的：提供一种高速磁悬浮磁阻电机，以实现现有技术无法完成的余度控制驱动以及大功率高速驱动。
实用新型技术方案：
第一方面，提供了一种高速磁悬浮开关磁阻电机，包括：转子组件，两个轴向轴承组件，两个无轴承开关磁阻电机组件，两个端盖组件以及壳体，
其中，两个轴向轴承组件穿过转子组件中的转子对称地左右设置在转子组件上并且彼此错位180度，
两个无轴承开关磁阻电机组件穿过转子组件中的转子对称地分别安装在两个轴向轴承组件外侧，
两个端盖组件穿过转子组件中的转子对称地分别安装在两个无轴承开关磁阻电机组件外侧，
转子组件、两个轴向轴承组件、两个无轴承开关磁阻电机组件以及端盖组件均固定在壳体上。
进一步地，转子组件包括转子、两组电机转子导磁材料叠片以及推力盘，其中推力盘与转子垂直，两组电机转子导磁材料叠片左右安装在推力盘的两边并且两边叠片凸级错开一定角度，电机转子导磁材料叠片的级数不限。
进一步地，转子与推力盘一体成型。
进一步地，转子与推力盘分体过盈配合连接。
进一步地，两个轴向轴承组件均包括：轴向位移传感器、轴向轴承壳体、轴向轴承绕组，轴向轴承绕组环绕在轴向轴承壳体的轴向轴承绕组沟槽上，轴向位移传感器设置在轴向轴承壳体径向上并且位于轴向轴承绕组外侧。
进一步地，两个端盖组件均包括端盖和保护轴承，端盖上设置有用于穿过转子组件的转子的圆孔，保护轴承设置在端盖的圆孔中并且端盖与保护轴承过盈配合。
进一步地，推力盘直径大于轴向轴承定子外径。
实用新型有益效果：
两个无轴承开关磁阻电机转子上的硅钢片错位布置，调整好整体控制率，交替驱动转子的两端，可以容易实现高速；两边开关磁阻电机可以独立控制运转，由此实现双余度电机；适当调整好系统控制方法和控制率率可以实现两个无轴承开关磁阻电机同步转动，可使电机输出转矩增大一倍，从而实现大转矩传动；对称式结构布置，可在转子两端安装负载，实现多级负载驱动。
附图说明
图1根据现有技术的磁悬浮开关磁阻电机示意图；
图2为根据现有技术的典型磁悬浮开关磁阻电机示意图；
图3为根据现有技术的新型磁悬浮开关磁阻电机示意图；
图4为根据本实用新型的磁悬浮开关磁阻电机结构图；
图5为根据本实用新型的磁悬浮开关磁阻电机总装图；
图6为根据本实用新型的磁悬浮开关磁阻电机的转子组件结构图；
图7为根据本实用新型的磁悬浮开关磁阻电机的轴向磁轴承组件结构图；
图8为根据本实用新型的磁悬浮开关磁阻电机的无轴承开关磁阻电机组件结构图；
图9为根据本实用新型的磁悬浮开关磁阻电机的端盖组件结构图。
其中，转子1、壳体2、轴向位移传感器3、无轴承电机壳体4、端盖5、电机定子硅钢叠片6、电机转子导磁材料叠片7、保护轴承8、径向位移传感器9、磁悬浮绕组10、电机绕组11、传感器支座12、轴向轴承壳体13、轴向轴承绕组14、推力盘15。
具体实施方式
下面结合附图详细说明。
本实用新型的高速磁悬浮开关磁阻电机包括：转子组件、两个轴向轴承组件、两个无轴承开关磁阻电机组件、两个端盖组件以及壳体(图4未示出)，如图4所示，其中，两个轴向轴承组件穿过转子组件中的转子对称地左右设置在转子组件上并且彼此错位180度安装，两个无轴承开关磁阻电机组件穿过转子组件中的转子对称地分别安装在两个轴向轴承组件外侧，两个端盖组件穿过转子组件中的转子对称地分别安装在两个无轴承开关磁阻电机组件外侧，转子组件、两个轴向轴承组件、两个无轴承开关磁阻电机组件以及端盖组件均固定在壳体上。这种对称式结构布置，可在转子两端安装负载，实现多级负载驱动。结构紧凑，重量轻，拆装维修方便。
本实用新型的高速磁悬浮开关磁阻电机具体包括：转子1、壳体2、轴向位移传感器3、无轴承电机壳体4、端盖5、电机定子硅钢叠片6、电机转子导磁材料叠片7、保护轴承8、径向位移传感器9、磁悬浮绕组10、电机绕组11、传感器支座12、轴向轴承壳体13、轴向轴承绕组14、推力盘15，如图5所示。
其中，转子组件包括转子1、两组电机转子导磁材料叠片7、推力盘15，如图5和图6所示，推力盘与转子垂直，两组电机转子导磁材料叠片左右安装在推力盘的两边并且两边叠片凸级错开一定角度，该角度根据不同工况要求来确定，双凸级的电机转子导磁材料叠片的级数不限。两个无轴承开关磁阻电机转子上的硅钢片错位布置，调整好整体控制率，交替驱动转子的两端，同时采用无速度传感结构，可以容易实现高速。
推力盘直径大于轴向轴承定子外径，以便于轴向位移传感器3探测转子轴向位移。
推力盘与转子是一体式，当材料选择不同时，可以采用分体式，通过过盈配合链接，左右两部分电机转子导磁材料叠片错位布置，通过过盈配合链接。
两个轴向轴承组件包括轴向位移传感器3、轴向轴承壳体13、轴向轴承绕组14，如图5和如图7所示，它们分别安装在推力盘的两边，但错位180度安装，使轴向位移传感器3错开180度。轴向轴承绕组环绕在轴向轴承壳体的轴向轴承绕组沟槽上，轴向位移传感器设置在轴向轴承壳体径向上并且位于轴向轴承绕组外侧。本实用新型的高速开关磁阻电机采用无速度传感器布局和控制。传感器通过螺栓方式安装在轴向轴承壳体上，线圈绕组通过镶嵌或胶粘等方式固定在轴向轴承定子壳体上(导电材料制成)。
两个无轴承开关磁阻电机包括电机壳体4、硅钢叠片6、磁悬浮绕组10、电机绕组11、传感器9、传感器支座12，两个无轴承开关磁阻电机分别安装在轴向轴承组件两边，如图5和图8所示，其中线圈绕组级数与转子双凸级级数之间的关系要满足开关磁阻电机的级数原理要求。两个开关磁阻电机可以独立控制运转，由此实现双余度电机。适当调整好系统控制方法和控制率可以实现两个无轴承开关磁阻电机同步转动，可使电机输出转矩增大一倍，从而实现大转矩传动。
两个端盖组件包括端盖5和保护轴承8，如图5和图9所示，端盖上设置有用于穿过转子组件的转子的圆孔，保护轴承设置在端盖的圆孔中并且端盖与保护轴承过盈配合，其中保护轴承要能够承受轴向和径向载荷，可以是滑动或滚动轴承，内圈材料耐磨耐高温。保护轴承可以是任何能够起到保护转子的轴承组成，通过过盈配合安装在端盖上。
Claims (7)
1.一种高速磁悬浮开关磁阻电机，其特征在于，包括：转子组件，两个轴向轴承组件，两个无轴承开关磁阻电机组件，两个端盖组件以及壳体，
其中，两个轴向轴承组件穿过转子组件中的转子对称地左右设置在转子组件上并且彼此错位180度，
两个无轴承开关磁阻电机组件穿过转子组件中的转子对称地分别安装在两个轴向轴承组件外侧，
两个端盖组件穿过转子组件中的转子对称地分别安装在两个无轴承开关磁阻电机组件外侧，
转子组件、两个轴向轴承组件、两个无轴承开关磁阻电机组件以及端盖组件均固定在壳体上。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其特征在于，转子组件包括转子、两组电机转子导磁材料叠片以及推力盘，其中推力盘与转子垂直，两组电机转子导磁材料叠片左右安装在推力盘的两边并且两边叠片凸级错开一定角度，电机转子导磁材料叠片的级数不限。
3.根据权利要求2所述的开关磁阻电机，其特征在于，转子与推力盘一体成型。
4.根据权利要求2所述的开关磁阻电机，其特征在于，转子与推力盘分体过盈配合连接。
5.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其特征在于，两个轴向轴承组件均包括：轴向位移传感器、轴向轴承壳体、轴向轴承绕组，轴向轴承绕组环绕在轴向轴承壳体的轴向轴承绕组沟槽上，轴向位移传感器设置在轴向轴承壳体径向上并且位于轴向轴承绕组外侧。
6.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其特征在于，两个端盖组件均包括端盖和保护轴承，端盖上设置有用于穿过转子组件的转子的圆孔，保护轴承设置在端盖的圆孔中并且端盖与保护轴承过盈配合。
7.根据权利要求1所述的开关磁阻电机，其特征在于，推力盘直径大于轴向轴承定子外径。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201922307049.2U CN211239475U (zh) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | 一种高速磁悬浮开关磁阻电机 |
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| CN201922307049.2U CN211239475U (zh) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | 一种高速磁悬浮开关磁阻电机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN211239475U true CN211239475U (zh) | 2020-08-11 |
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ID=71921580
Family Applications (1)
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| CN201922307049.2U Active CN211239475U (zh) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | 一种高速磁悬浮开关磁阻电机 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN211239475U (zh) |
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2019
- 2019-12-19 CN CN201922307049.2U patent/CN211239475U/zh active Active
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